Medición precisa de vidas medias muy largas

Ya hay algunas preguntas sobre tiempos de vida media largos para elementos radiactivos, que explican cómo calcular el tiempo de vida media.

Ahora me pregunto: cuando tienes algún material radiactivo y observas la desintegración, ¿cómo puedes estar seguro de que los detectores realmente registran todas las desintegraciones individuales? ¿La radiación de fondo influye en la medición y qué tan grandes son los efectos? ¿Cómo se organizan normalmente los experimentos para medir tiempos de vida media muy largos (más de mil millones de años)?

¿Has investigado la idea de Actividad?
¿Ha investigado la idea de la tasa de conteo del detector?
¿Qué pasa con el tamaño de la muestra?
Este informe sobre Uranium Half-Lifes: A Critical Review , realizado en Brookhaven (1981) proporcionará algunas respuestas básicas. El enfoque fundamental comienza con la actividad, como sugirió @Declan.
Mil millones de años sigue siendo bastante rápido, ya que solo necesita una pequeña cantidad de la sustancia para obtener una gran cantidad de desintegraciones por segundo. Se vuelve mucho más difícil para vidas medias más largas que 10 18 años, ver por ejemplo aquí .
Básicamente, está preguntando cómo se diseñan y calibran los experimentos nucleares no triviales que tienen que lidiar con bajas tasas de conteo entre antecedentes no triviales. La mejor respuesta a este tipo de preguntas es captar las descripciones detalladas de estos experimentos en los artículos publicados y, mejor aún, en los informes de diseño de sus colaboraciones. El diseño de instrumentos es "aprender haciendo", tienes que mirar lo que otros han hecho y luego puedes refinarlo.
Re, "¿Cómo puede estar seguro de que todos los decaimientos individuales son realmente registrados por los detectores?" No puede estar seguro de eso porque no todos estarán registrados. Algunas de las partículas emitidas en el interior de la muestra nunca escaparán: serán absorbidas por el propio material de la muestra. Algunas de las partículas seguirán trayectorias que no pasan por el volumen activo del detector. Algunas de las partículas atravesarán el volumen activo, pero no interactuarán con él. Mientras tanto, se contarán algunas partículas de alta energía del exterior del experimento .

Respuestas (1)

Descargo de responsabilidad: nunca he realizado la clase particular de mediciones sobre las que pregunta, pero he realizado otras mediciones de precisión de baja tasa bruta (mezcla de neutrinos y factores de forma débiles).


El enfoque del trabajo experimental para bajas tasas de conteo es múltiple:

  • Maximizar la cantidad de datos . Para experimentos de conteo, la incertidumbre estadística fraccional bruta pasa por 1 / norte dónde norte es el número de eventos observados. Si sus tasas de conteo se miden en eventos por día, puede llevar mucho tiempo obtener incluso un tercer dígito de importancia.

  • Conozca su aceptación y eficiencia con alta precisión. No obtendrá todos los eventos y eso no es un problema siempre que sepa qué fracción obtiene a un nivel competitivo con su incertidumbre estadística o la precisión deseada de la medición. En general, puede medir al menos algo de esto usando el mismo aparato que está usando para recopilar los datos. Y eso en realidad no es tan circular como parece, pero hay que tener cuidado para hacerlo bien.

  • Hacia esos fines, simplifica la geometría siempre que sea posible. (Esto es básicamente algo que debe diseñarse, por cierto, por lo que te preocupas desde la concepción misma del proyecto).

  • Finalmente, es casi seguro que gastará una cantidad aparentemente excesiva de tiempo en caracterizar y minimizar los fondos . Una vez más, debe reducirlos hasta que ya no dominen el presupuesto de errores. Nuevamente, muchos de estos se medirán como canales laterales en el experimento. Los fondos que no se pueden medir in situ como esos se describen como "irreducibles" y deben abordarse con alguna combinación de planificación previa, medición secundaria utilizando instrumentos adicionales o trabajo de laboratorio, o en el peor de los casos, reconstrucción o reprocesamiento de parte. de su detector.

Por supuesto, cada vez que realmente tiene éxito en uno de esos puntos, la precisión del objetivo aumenta y el esfuerzo cambia a la nueva línea peor en el presupuesto de error y da vueltas y vueltas.

Nada de esto es especial para las vidas medias: es solo lo que tiene que hacer para realizar mediciones de precisión en física nuclear o de partículas.